CN107139871B - 无电池的汽车应急启动电源 - Google Patents

Abstract

无电池的汽车应急启动电源，涉及汽车启动电源领域，由壳体、控制器、显示器和超级电容模组构成，在壳体内设有超级电容模组，超级电容模组为储能主体，超级电容模组上设有外部DC直流源输入口，超级电容模组通过导线与控制器和显示器相连接；本发明实用性强，使用和安装起来都比较简单，不但可以采用多种方法将汽车的电源启动，而且适用于各种特殊环境，同时降低了汽车启动的安全性，从而极大的方便了人们日常生活和工作。

Description

无电池的汽车应急启动电源

【技术领域】

本发明涉及汽车启动电源领域，尤其是涉及一种无电池的汽车应急启动电源。

【背景技术】

公知的，造成汽车馈电不能启动的原因有多重多样，比如电瓶老化、忘记关电而用尽、冬天气温低或是长时间没用电量耗尽等，而馈电最严重的情况就是电瓶完全没电，打开车钥匙开关车载电路***都没法工作，最好的情况就是电瓶的电压和电量都足够，但由于老化、低温等引起内阻大而导致不能提供启动汽车所需的最大峰值功率，目前的汽车几乎全部都采用免维护型铅酸蓄电池，如果遇到汽车电瓶没电而不能启动汽车，就需要有能应急启动的电源，于是市场上出现了大量的用高倍率钴酸锂电池或磷酸铁锂电池为储能主体开发出来的应急启动电源，而不管是用哪种锂电池去做，由于锂电池过充易燃烧***的缺点，以及其永远是包含能量在里面，所以总是存在操作不当以及质量缺陷引发自燃***的风险，给使用者带来潜在风险。

目前，应急电源还有采用超级电容模组的，因为汽车在启动的瞬间需要的是大功率密度的电能，而对总体能量要求并不多，利用超级电容内阻低、充放电快的特性，刚好可以实现启动汽车所需的瞬间大功率输出，但是在实际使用时，不能直接简单的将超级电容模组并联在汽车电瓶上，因为超级电容的内阻极低，如果直接并联到汽车电瓶上，在连线的瞬间会造成大电流火花，不但损坏连接夹子，还有起火的风险，从而严重的制约了 汽车上应急电源的研发与应用。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了无电池的汽车应急启动电源，本发明通过在控制器使电池组和显示器相连接，并通过控制电池组内蓄电池和超级电容模组的充电电路，以此来达到特殊情况下启动汽车电源的目的。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

无电池的汽车应急启动电源，包括壳体、控制器、显示器和超级电容模组，在壳体内设有超级电容模组，超级电容模组为储能主体，超级电容模组上设有外部DC直流源输入口，超级电容模组通过导线与控制器和显示器相连接。

所述显示器上设有数码显示管和LED指示灯。

所述控制器上设有MCU单片机IC，控制器通过MCU单片机IC来控制超级电容模组的充电***，充电***通过MCU单片机IC将信息传递到显示器上的数码显示管和LED指示灯上。

所述超级电容模组内设有充电控制电路，充电控制电路的负极输出接口直接与超级电容模组的负极连接，充电主回路和负载开关电路以先并联后串联的方式串入超级电容模组的正极输出回路，超级电容模组的正级输出接口和负极输出接口为外部连接线的接口，正级输出接口和负极输出接口既是放电输出接口又是充电输入接口。

所述超级电容模组的负载开关电路与汽车的蓄电池相连接，负载开关电路采用N型MOS管器件作为主体。

所述壳体为圆球型结构，壳体内设有内壳体，壳体上设有滑道，内壳体上设有滑头，内壳体通过滑头使内壳体与外壳体相连接，在内壳体底部设有滑动滚珠，滑动滚珠活动嵌在内壳体底部的外侧面上。

所述壳体由第一上盖、第二上盖和底座构成，底座的顶部设有第一上盖和第二上盖，底座为半球型结构，第一上盖和第二上盖结构相同，第一上盖和第二上盖组合成半球型结构，第一上盖、第二上盖和底座共同形成球型结构，在第一上盖和第二上盖的中部呈对称结构各设有一条滑道，底座的两侧呈对称结构各设有一条滑道，底座两侧的滑道分别与第一上盖和第二上盖上的滑道相连通。

所述内壳体由内壳上盖、内壳底座、载物台、连接台和重力块构成，内壳底座上设有连接台，连接台上设有载物台，载物台上设有卡块和漏液孔，内壳上盖和内壳体底座均为半球型结构，内壳上盖的开口内壁上设有内螺纹，内壳底座的连接台外侧面设有外螺纹，内壳上盖通过内螺纹与连接台上的外螺纹相连接使得内壳上盖和内壳底座相连接，内壳上盖和内壳底座形成球型结构，在内壳底座内设有连接管，连接管的两端各设有一个滑头，内壳体通过两个滑头***到外壳体上的滑道内使内壳体与外壳体相连接，所述载物台的顶部面为凹球面结构，载物台凹球面的底部中心部位设有漏液孔，所述内壳底座内设有重力块，重力块上设有中孔，重力块上的中孔与漏液孔相连通，漏液孔与中孔之间设有管道，管道穿过重力块与内壳底座底部的储液仓相连接。

所述储液仓底部的内壳底座上设有密封口，密封口上设有密封塞。

所述滑头上设有旋转滚子，旋转滚子套在滑头上，滑头通过旋转滚子 在滑道内进行滑动，滑头一端与连接管相连接，滑头的另一端与输电线相连接。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的一种无电池的汽车应急启动电源，包括壳体、控制器、显示器和超级电容模组，通过在控制器使电池组和显示器相连接，并通过控制电池组内蓄电池和超级电容模组的充电电路，以此来达到特殊情况下启动汽车电源的目的；本发明实用性强，使用和安装起来都比较简单，不但可以采用多种方法将汽车的电源启动，而且适用于各种特殊环境，同时降低了汽车启动的安全性，从而极大的方便了人们日常生活和工作。

【附图说明】

图1为本发明的结构示意框图；

图2为本发明的电池组充电***电路图；

图3为本发明的微控制单元电路图；

图4为本发明的壳体立体结构示意图；

图5为本发明的内壳体立体结构拆分示意图；

图6为本发明的滑头立体结构示意图；

图中：1、控制器；2、显示器；3、超级电容模组；101、第一上盖；102、第二上盖；103、底座；104、滑道；105、滑头；106、内壳上盖；107、内螺纹；108、载物台；109、连接台；110、外螺纹；111、连接管；112、漏液孔；113、内壳底座；114、重力块；115、储液仓；116、卡块；117、输电线；118、旋转滚子；119、滑动滚珠；120、中孔。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。

结合附图1～6所述的一种无电池的汽车应急启动电源，包括壳体、控制器1、显示器2和超级电容模组3，在壳体内设有超级电容模组3，超级电容模组3为储能主体，超级电容模组3上设有外部DC直流源输入口，超级电容模组3通过导线与控制器1和显示器2相连接；所述显示器2上设有数码显示管和LED指示灯；所述控制器1上设有MCU单片机IC，控制器1通过MCU单片机IC来控制超级电容模组3的充电***，充电***通过MCU单片机IC将信息传递到显示器2上的数码显示管和LED指示灯上；所述超级电容模组3内设有充电控制电路，充电控制电路的负极输出接口直接与超级电容模组3的负极连接，充电主回路和负载开关电路以先并联后串联的方式串入超级电容模组3的正极输出回路，超级电容模组3的正级输出接口和负极输出接口为外部连接线的接口，正级输出接口和负极输出接口既是放电输出接口又是充电输入接口；所述超级电容模组3的负载开关电路与汽车的蓄电池相连接，负载开关电路采用N型MOS管器件作为主体；所述壳体为圆球型结构，壳体内设有内壳体，壳体上设有滑道104，内壳体上设有滑头105，内壳体通过滑头105使内壳体与外壳体相连接，在内壳体底部设有滑动滚珠119，滑动滚珠119活动嵌在内壳体底部的外侧面上；所述壳体由第一上盖101、第二上盖102和底座103构成，底座103的顶部设有第一上盖101和第二上盖102，底座103为半球型结构，第一上盖101和第二上盖102结构相同，第一上盖101和第二上盖103组合成半球型结构，第一上盖101、第二上盖102和底座103共 同形成球型结构，在第一上盖101和第二上盖102的中部呈对称结构各设有一条滑道104，底座103的两侧呈对称结构各设有一条滑道104，底座103两侧的滑道104分别与第一上盖101和第二上盖102上的滑道104相连通；所述内壳体由内壳上盖106、内壳底座113、载物台108、连接台109和重力块114构成，内壳底座113上设有连接台109，连接台109上设有载物台108，载物台108上设有卡块116和漏液孔112，内壳上盖106和内壳体底113座均为半球型结构，内壳上盖106的开口内壁上设有内螺纹107，内壳底座113的连接台109外侧面设有外螺纹110，内壳上盖106通过内螺纹107与连接台109上的外螺纹110相连接使得内壳上盖106和内壳底座113相连接，内壳上盖106和内壳底座113形成球型结构，在内壳底座113内设有连接管111，连接管111的两端各设有一个滑头105，内壳体通过两个滑头105***到外壳体上的滑道104内使内壳体与外壳体相连接，所述载物台108的顶部面为凹球面结构，载物台108凹球面的底部中心部位设有漏液孔112，所述内壳底座113内设有重力块114，重力块114上设有中孔120，重力块114上的中孔120与漏液孔112相连通，漏液孔112与中孔120之间设有管道，管道穿过重力块114与内壳底座113底部的储液仓115相连接；所述储液仓115底部的内壳底座113上设有密封口，密封口上设有密封塞；所述滑头105上设有旋转滚子118，旋转滚子118套在滑头105上，滑头105通过旋转滚子118在滑道104内进行滑动，滑头105一端与连接管111相连接，滑头105的另一端与输电线117相连接。

结合附图2和3，实施本发明所述的一种无电池的汽车应急启动 电源，用户可以采用两种模式，一种定义为辅助启动模式；另一种定义为独立启动模式，两种模式的区别在于辅助模式不需要从外部适配器取电，只需要将正负极夹子夹到超级电容模组3的正极输出接口和负极输出接口即可启动汽车，而独立启动模式则需要连接外部DC直流源输入口取电并且断开汽车电池组3中蓄电池的连接才能启动汽车。

在启动汽车的时候，使用者首先必须根据汽车馈电程度来选择启动模式，轻微馈电可以选择辅助启动模式，一般适用由低温或蓄电池老化引起的馈电；而由于汽车长时间不用或忘关闭汽车电路引起的蓄电池严重馈电，则必须采用独立启动模式，在此模式中，还必须断开蓄电池和汽车的连接，否则蓄电池会形成一个严重负载；而显示器2上的数码显示管通过MCU单片机IC来实时显示电池组中超级电容模组的电压，LED指示灯，用来指示超级电容模组3的充电状态，红色表示充电正常进行中，绿色表示充电已经完成，并已经打开内部直通开关，此时超级电容模组3和蓄电池的正负极已经完全直通，此时可以用来启动汽车。

超级电容模组3的充电控制电路，采用TI的bq24640超级电容专用充电IC，可以实现从超级电容模组3的现有电压充到设置的最高电压，如果输入电压低于设置的最高电压，则充到比输入电压低1V的电压就停止充电，通过超级电容模组3的充电控制电路会输出一个充电状态信号，此信号传送到控制器1，控制器1通过通过MCU单片机IC检测判断是否已经停止充电或是充电电流已经很小可以近似于完成充电，当检测到充电完成后，MCU单片机IC输出一个信号驱动LED指示灯，LED指示灯来告知使用者充电已经完成，可以去启动汽车了，同时关闭充电状态LED 指示灯，同时MCU单片机IC通过DisCharg_EN端口输出一个高电平信号来打开由4颗N型场效应管和LTC的自举升压IC组成的负载开关电路，至此就已经完成了超级电容模组3的充电过程并已经打开内部直通开关，已经处于可以启动汽车的状态，如果采用的是独立启动模式，则在完成充电后，外部DC直流源还不能断开，直到完成汽车的启动，因为超级电容储存的能量很有限，如若断开外部直流源，则超级电容的电压会迅速下降而影响汽车的启动。

结合附图4-6，由于目前设备在安装超级电容模组3的时候经常会出现由于安装的原因造成漏液的现象，从而造成超级电容模组3使用寿命的减少，因此，在使用的过程中可以将超级电容模组3先固定在内壳体的载物台108上，并通过卡块116来对超级电容模组3进行固定，而超级电容模组3的正级输出接口和负极输出接口可以通过连接管111的两端分别与两个滑头105处的输电线117相连接，而内壳底座113内的重力块114可以起到不倒翁的效果，使得内壳底座113可以根据重力始终使超级电容模组3处于水平的效果，而内壳通过滑头105、滑动滚珠119以及连接管111使得内壳可以在外壳内进行前后的摆动，而当汽车相两侧倾斜的时候，内壳可以通过两侧的滑头105在外壳的滑道104内移动，从而使内壳在外壳内保持了平衡，这样就有效的防止了超级电容模组3漏液的现象，而当漏液发生的时候，由于载物台108的上部面为凹球面型结构，因此漏液会从载物台108的漏液孔112内流出，再经过中孔120流入到内壳底座113的储液仓115内，在维修的时候可以将内壳取出来之后，打开内壳底座113上密封口处的密封塞将废液处理掉。

本发明未详述部分为现有技术，尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，具体实现该技术方案方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.无电池的汽车应急启动电源，包括壳体、控制器、显示器和超级电容模组，其特征是：在壳体内设有超级电容模组，超级电容模组为储能主体，超级电容模组上设有外部DC直流源输入口，超级电容模组通过导线与控制器和显示器相连接；所述壳体为圆球型结构，壳体内设有内壳体，壳体上设有滑道，内壳体上设有滑头，内壳体通过滑头使内壳体与外壳体相连接，在内壳体底部设有滑动滚珠，滑动滚珠活动嵌在内壳体底部的外侧面上；所述内壳体由内壳上盖、内壳底座、载物台、连接台和重力块构成，内壳底座上设有连接台，连接台上设有载物台，载物台上设有卡块和漏液孔，内壳上盖和内壳体底座均为半球型结构，内壳上盖的开口内壁上设有内螺纹，内壳底座的连接台外侧面设有外螺纹，内壳上盖通过内螺纹与连接台上的外螺纹相连接使得内壳上盖和内壳底座相连接，内壳上盖和内壳底座形成球型结构，在内壳底座内设有连接管，连接管的两端各设有一个滑头，内壳体通过两个滑头***到外壳体上的滑道内使内壳体与外壳体相连接，所述载物台的顶部面为凹球面结构，载物台凹球面的底部中心部位设有漏液孔，所述内壳底座内设有重力块，重力块上设有中孔，重力块上的中孔与漏液孔相连通，漏液孔与中孔之间设有管道，管道穿过重力块与内壳底座底部的储液仓相连接。

2.根据权利要求1所述的无电池的汽车应急启动电源，其特征是：所述显示器上设有数码显示管和LED指示灯。

3.根据权利要求1所述的无电池的汽车应急启动电源，其特征是：所述控制器上设有MCU单片机IC，控制器通过MCU单片机IC来控制超级电容模组的充电***，充电***通过MCU单片机IC将信息传递到显示器上的数码显示管和LED指示灯上。

4.根据权利要求1所述的无电池的汽车应急启动电源，其特征是：所述超级电容模组内设有充电控制电路，充电控制电路的负极输出接口直接与超级电容模组的负极连接，充电主回路和负载开关电路以先并联后串联的方式串入超级电容模组的正极输出回路，超级电容模组的正级输出接口和负极输出接口为外部连接线的接口，正级输出接口和负极输出接口既是放电输出接口又是充电输入接口。

5.根据权利要求1所述的无电池的汽车应急启动电源，其特征是：所述超级电容模组的负载开关电路与汽车的蓄电池相连接，负载开关电路采用N型MOS管器件作为主体。

6.根据权利要求1所述的无电池的汽车应急启动电源，其特征是：所述滑头上设有旋转滚子，旋转滚子套在滑头上，滑头通过旋转滚子在滑道内进行滑动，滑头一端与连接管相连接，滑头的另一端与输电线相连接。

7.根据权利要求1所述的无电池的汽车应急启动电源，其特征是：所述壳体由第一上盖、第二上盖和底座构成，底座的顶部设有第一上盖和第二上盖，底座为半球型结构，第一上盖和第二上盖结构相同，第一上盖和第二上盖组合成半球型结构，第一上盖、第二上盖和底座共同形成球型结构，在第一上盖和第二上盖的中部呈对称结构各设有一条滑道，底座的两侧呈对称结构各设有一条滑道，底座两侧的滑道分别与第一上盖和第二上盖上的滑道相连通。

8.根据权利要求1所述的无电池的汽车应急启动电源，其特征是：所述储液仓底部的内壳底座上设有密封口，密封口上设有密封塞。